抛物线和圆:2011年文科数学全国卷~20

抛物线和圆:2011年文科数学全国卷~20

20.(本小题满分12分)

在平面直角坐标系 中,曲线 与坐标轴的交点都在圆 上.

(I)求圆 的方程;

(Ⅱ)若圆 与直线 交于 两点,且 ,求 的值.


【解答第1问】

曲线与 轴的交点坐标为:, 记作点 . 曲线与 轴的交点及坐标可记作:.

由韦达定理可得:

线段 的垂直平分线方程为: , 圆心 在这条直线上,其坐标可设为:

因为 三点共圆,与圆心的距离相等;根据勾股定理可得方程:

圆 的方程为:

【解答第2问】
x-y+a=0 \quad \Rightarrow \quad y=x+a \\ {代入圆C的方程:} (x^2-6x+9) + (x+a)^2 -2(x+a) + 1 - 9 = 0 \\ 2x^2 +2(a-4)x + (a-1)^2 = 0 \\ {由韦达定理可得:} \quad x_A + x_B = (4-a), \quad x_A x_B = \dfrac{1}{2}(a-1)^2

OA \perp OB \Rightarrow \overrightarrow{OA} \cdot \overrightarrow{OB} \Rightarrow x_A x_B + y_A y_B = 0 \Rightarrow 2 x_A x_B + a (x_A + x_B) + a^2 = 0 \\ \therefore (a-1)^2 + a(4-a) + a^2 = 0 \\ (a+1)^2 = 0 \\ a=-1

结论: .

【心得体会】

这是一个2011年的文科数学题,难度较低。

在第1问中,我们应用抛物线的对称性和垂径定理简化计算;在第2问中,综合应用韦达定理和向量方法,解决垂直问题。

第1问中,如果使用圆的标准方程,代入3个点的坐标再求参数,也是可以的,但计算量略大。

第2问中,除了向量方法,还有以下思路可供选择:勾股定理、两直线的斜率之积为-1.


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